Липсващи парчета от пъзела на AI чипове в САЩ въпреки залога на TSMC от $65 милиарда

Решението на Тайванската компания за производство на полупроводници да донесе най-новата си технология в Америка е голяма стъпка напред за стремежа на президента на САЩ Джо Байдън за сигурност в жизненоважната верига за доставка на технологии — но все още оставя Вашингтон по-малко от възможността да произведе напълно най-сложните чипове в САЩ.

Най-големият производител на чипове в света по продажби също трябва да извърши сложен акт на балансиране, докато засилва присъствието си в САЩ, задоволявайки клиентите като Nvidia, без да навреди на нейния изключително печеливш бизнес модел, който е в основата на развитието на глобалната полупроводникова индустрия повече от 30 години.

Планираните $65 милиарда инвестиции на TSMC в Аризона са част от строителна надпревара в САЩ, което включва други глобални производители на чипове като Samsung и Intel, които също получават големи субсидии от Вашингтон.

Но производството на чипове за цели като AI все още е вероятно да включва заводи в Азия, отражение на сложността участват в опаковането на различни видове чипове заедно, за да се повиши тяхната производителност и ефективност.

„Наистина не е толкова лесно да поставите всичко на сушата. Наличието на леярна за логика [чипове] в САЩ и след това малко от опаковката там не е достатъчно,” каза Майрън Сие, анализатор в бутикова консултантска компания SemiAnalysis.

TSMC – която произвежда чипове по договор на огромна цена сложни и скъпи заводи за производство, или фабрики — планира да започне производството на 2-нанометрови чипове в САЩ през 2028 г. Това е подобрение спрямо предишните планове на компанията. По това време се очаква 2nm технологията да бъде най-новата в масовото производство в световен мащаб, докато преди това компанията възнамеряваше всяка нова фабрика в САЩ да започне да работи с процесна технология едно поколение след Тайван.

TSMC също се ангажира да предложи трети завод, използващ 2nm или дори по-нова технология до 2030 г.

Вашингтон плаща солидна цена за надстройката, с 6,6 милиарда щатски долара безвъзмездни средства и до 5 милиарда долара заеми за TSMC. Парите идват от Закона за чиповете и науката от 2022 г., който има за цел да постави на сушата усъвършенствано производство на чипове за САЩ. Министърът на търговията Джина Раймондо каза, че САЩ ще бъдат на път да произвеждат около 20 процента от най-модерните чипове в света до края на десетилетието.

Но докато парите на Вашингтон предлагат известен стимул, най-важният мотив на TSMC за засилване на ангажимента си към САЩ беше да приведе собствената си стратегия в САЩ в съответствие с нуждите на Nvidia и други доставчици на AI чипове, които се превърнаха в най-мощния двигател на глобалното търсене на полупроводници.

Докато TSMC ще започне 2nm обемно производство в Тайван през следващата година, първоначалните му планове щяха да предложат по-малко мощни 3nm чипове едва от 2028 г. в САЩ, поставяйки го с години зад цикъла на AI чипове, казаха анализатори.

Новият план ще позволи на Nvidia и други продавачи на AI чипове да преместят част от поръчките си от Тайван към Аризона.

Американският производител на чипове AMD, един от най-големите конкуренти на Nvidia на пазара на AI чипове, планира да бъде един от първите клиенти на завода в Аризона с графични процесори от висок клас и централни процесори, според човек, запознат с компанията.

Но предоставянето на правото на клиентите да избират къде да се произвеждат техните чипове се отклонява от установената практика на TSMC. Това би намалило гъвкавостта на компанията при разпределяне на капацитет, което й помогна да генерира брутен марж на печалба от над 50 процента.

Хора, запознати с дискусиите между TSMC и нейните клиенти, казаха, че всеки достъп до конкретен завод ще трябва да бъдат определени в отделни споразумения с отделни клиенти, вероятно в замяна на ценова премия или предварителен депозит.

Ръководители и анализатори в индустрията казаха, че въпреки подобрените възможности за производителите на AI чипове, увеличената инвестиция на TSMC оставя пропуски в извеждането на производството на цели продукти с чипове на сушата.

„Смятаме, че Nvidia ще започне да приема 2nm през 2026 г. Така че с конкретните планове за 2nm от 2028 г. във втората фабрика на TSMC в Аризона, това все още ще е изостанало,“ Xie каза.

По-бързото движение на TSMC би нарушило едно от ключовите му предимства като производител на чипове — способността му да превъзхожда съперниците си в постигането на високи добиви за нова технология на процеса, поддържайки дефектните чипове до минимум. Неговите инженери за изследване и развитие в Тайван, управляващи началото на производствения етап, се считат за жизненоважни.

„Не че не искаме да донесем нов процес [технология] в САЩ още по-рано,“ каза човек, запознат със съображенията на TSMC. „Но ние се нуждаем от близост до нашия глобален център за изследване и развитие, когато изграждаме нов възел. Това означава, че първо трябва да навлезем в Тайван.“

Мобилните чипове, направени за Apple, най-големият клиент на TSMC, може да понесат най-тежкото въздействие от получената разлика между капацитет в САЩ и Тайван. TSMC обикновено прави първо чипове за смартфони с най-новата си технология за обработка, обслужвайки високопроизводителни изчислителни продукти година или две по-късно.

„Apple винаги е била първата, която е внедрила възел. Така че, ако фабриките в Аризона са малко по-назад, тогава може би те биха могли да отговорят само на нуждите на Apple за по-стари модели,” каза Xie.

Освен това, TSMC сама по себе си не може да гарантира, че AI чиповете ще бъдат произведени в САЩ, тъй като търговският секретар Раймондо твърди.

За да се направят сложните устройства, различни логически и памет компоненти, произведени в Южна Корея и Тайван, трябва да бъдат сглобени и интегрирани, процес, известен като усъвършенствано опаковане.

Този месец южнокорейският производител на чипове с памет SK Hynix обяви, че ще изгради усъвършенствано съоръжение за опаковане в американския щат Индиана за производство на чипове с „памет с висока честотна лента“ (HBM) – направени чрез подреждане на чипове с памет върху логическа основа, направена от TSMC — за използване в най-мощните графични процесори на Nvidia.

Но самите чипове памет, известни като Dram, ще продължат да се произвеждат от съоръженията на SK Hynix в Южна Корея. „Samsung и SK Hynix правят минималната възможна инвестиция в САЩ и то само поради геополитическия натиск, така че е малко вероятно да построят отделни заводи в САЩ за усъвършенствани чипове с памет“, каза CW Chung, анализатор в Nomura.

Алтернативен източник ще се отвори, когато водещата фабрика на американския производител на чипове с памет Micron в Айдахо започне производство през 2027 г. „Nvidia може да измъкне компонентите на Dram оттам, ако наистина искат да пренесат цялата верига на сушата ”, каза един експерт от индустрията, който отказа да бъде назован.

Въпреки това, все пак ще е необходимо място на сушата за различен усъвършенстван процес на опаковане, при който HBM е инсталиран на GPU модула, който е направен от TSMC . Тайванският договорен производител на чипове не е показал апетит за изграждане на усъвършенствано съоръжение за опаковане в САЩ, отчасти защото капацитетът му в Аризона е твърде малък, за да направи такъв завод жизнеспособен.

Висш служител на американската администрация каза, че Amkor, a Базираният в САЩ доставчик на сглобяване на полупроводници и тестове може да помогне за запълването на празнината: американският му сайт излиза онлайн година след този на TSMC. Но му липсва способността да направи ключов опаковъчен компонент, използван за свързване на логически и паметови части.

Корейският конкурент на TSMC Samsung Electronics, който произвежда както логически, така и паметови чипове, е готов да предложи алтернатива чрез изграждане на усъвършенстван опаковъчно съоръжение като част от повече от $20 милиарда нови инвестиции в Тексас, което трябва да бъде обявено следващата седмица.

Човек, запознат с плановете, каза, че съоръжението ще предложи еквивалента на Samsung на усъвършенстваната техника за опаковане, която TSMC използва за произвеждат AI чипове на Nvidia. Samsung отказа да коментира планираната инвестиция, която беше съобщена за първи път от Wall Street Journal.

Все пак анализаторите се съмняват, че това ще бъде достатъчно, за да убеди клиентите на TSMC да се откажат.

“ Samsung произвежда цялата памет в Корея, така че доставката на памет до САЩ за HBM опаковка може да не е идеална. Но би имало смисъл, ако те също така направиха втория етап на опаковането в САЩ“, каза Сие.

Но Сие каза, че Samsung изостава в технологията HBM. „Клиентите предпочитат да изберат най-доброто в класа си, а не всичко-в-едно съоръжение“, каза той.

Последвайте ни в